DE1038501B - Spuelkopf fuer Gesteinsbohrer, bei dem der Spuelkopf auf dem Bund des Bohrers angeordnet ist - Google Patents

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Die Erfindung betrifft einen Spülkopf für Gesteinsbohrer zum Zuführen des Spülwassers in die Längsbohrung der Bohrstange, um den beim Bohren entstehenden Gesteinsstaub zu binden. Üblicherweise ist der Spülkopf weder mit dem Bohrhammer noch mit der Bohrstange fest verbunden, sondern auf der Bohrstange zwischen dem Bohrstangenbund und dem Bohrhammer verschiebbar gelagert. Infolgedessen kann der Spülkopf auf seinem Spülkopfsitz während des Bohrens gewisse Relativbewegungen gegenüber der Bohrstange und dem Bohrhammer durchführen. Bei jedem Schlag des Schlagkolbens auf das Einsteckende der Bohrstange macht der gewöhnlich aus Stahl bestehende Spülkopf, der auf der Bohrstange nur durch die Klemmwirkung seiner Abdichtungsringe befestigt ist, infolge der Trägheitswirkung seiner verhältnismäßig beträchtlichen Masse die Vorwärtsbewegung der Bohrstange nur teilweise mit und löst sich dabei sowohl von dem Bund der voreilenden Bohrstange als auch von dem zurückschwingenden Bohrhammer. Durch den nachsetzenden Bohrhammer wird der Spülkopf durch einen kräftigen Stoß beaufschlagt und gegen den Bund der Bohrstange getrieben. Andererseits kann der Spülkopf auch durch die vom Gestein zurückprallende Bohrstange harte Beaufschlagungen in der entgegengesetzten Richtung erfahren, so daß er insbesondere an seinen Stirnflächen einem erheblichen Verschleiß unterworfen ist. Ebenso unterliegen auch die Abdichtungsringe des Spülkopfes infolge der ständigen stoßweisen Verschiebebewegungen des Spülkopfes einer merklichen Abnutzung.

Auch bei der Bohrstange ergibt sich infolge dieser Spülkopfanordnung eine ungünstige Ausbildung und erhöhte Beanspruchung und dementsprechend eine vermehrte Häufigkeit der Bohrstangenbrüche. Für die Lagerung und Führung der Spülköpfe müssen die Bohrstangen zwischen Bund und Einsteckende mit einer längeren zylindrischen Fläche versehen werden, deren Herstellung einen erhöhten Arbeitsaufwand bedingt, insbesondere bei Bohrstangen mit Sechskantquerschnitt. Die starken wechselseitigen Stöße zwischen Bohrstangenbund und Spülkopf verlangen außerdem die Ausbildung eines widerstandsfähigen Bundes, der mit einem genügend großen Durchmesser versehen sein muß, um für den Anschlag des Spülkopfes eine ausreichende Anlagefläche zu bilden und übermäßige Flächenpressungen zu vermeiden. Durch die Herstellung eines Bundes mit großem Außendurchmesser wird jedoch der Faserverlauf des Bohrstangenmaterials sehr ungünstig beeinflußt, so daß schon hierdurch häufig eine Ursache führ Bohrstangenbrüche gegeben ist. In der zylindrischen Führungsfläche der Bohrstange für den Spülkopfsitz muß eine Querbohrung zur Durchführung des Spülwassers aus Spülkopf für Gesteinsbohrer,

bei dem der Spülkopf auf dem Bund

des Bohrers angeordnet ist

Anmelder:

Ingenieurbüro

Dipl.-Ing. Friedrich Heinrich Flottmann,
Bochum-Riemke, Cruismannstr. 9

Dipl.-Ing. Friedrich Heinrich Flottmann

und Dipl.-Ing. Rudolf Mengarda, Herne (Westf.),

sind als Erfinder genannt worden

dem Spülkopf in die Längsbohrung der Bohrstange angeordnet werden. Diese Querbohrungen in dem verhältnismäßig geringen Querschnitt der Bohrstange bedeuten gleichfalls eine Schwächung und erhebliche Gefahrenquelle für die Bohrstange.

Von den bereits der Fachwelt bekannten Spülköpfen wäre eine Spielart zu nennen (britische Patentschrift 609 633), bei welcher als Klemmittel dienende Radialschrauben beim Einwärtsdrehen auf zu beiden Seiten des Bundes angeordnete Ringe eine Kraft in entgegengesetzter radialer Richtung ausüben. Durch das starke Anpressen der Dichtungsringe soll eine bessere Abdichtung des Spülkopfes gegen Spülwasserverluste erzielt werden. Derartige Ausführungsformen sind jedoch nur für allein drehende Gesteinsbohrer und nicht für schlagende und drehende Werkzeuge geeignet, wo der Spülkopf den vom Schlagen herrührenden Längskräften unterliegt, die im Sinne einer axialen Relativbewegung zwischen Spülkopf und Bohrer wirken.

Als Stand der Technik ist weiter ein auf dem Bund eines Gesteinsschlagbohrers anzubringender Spülkopf zu nennen (deutsche Patentschrift 246 740), wobei der Bund des Bohrers gegen die Bohrerhülse des Bohrhammers abgestützt ist und den auf den Hammer ausgeübten Bohrerdruck zu übertragen vermag. Eine axiale Verspannung des Spülkopfes gegen den Bund und entsprechende Klemmittel für dieses Verspannen sind hier nicht vorgesehen, so daß der Bohrer beim Schlag eine Längsbewegung gegenüber dem Spülkopf

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ausführt und damit die Abdichtringe des Spülkopfes einer Reibung und Abnutzung sowohl in Umfangsals auch in Längsrichtung des Bundes unterworfen

sind. -

. Die Erfindung geht zur. Behebung dieser Nachteile von dem Gedanken aus, eine Relativbewegung zwischen Spülkopf und Bohrstange zu vermeiden sowie eine bruchsichere Ausbildung und Anordnung von Spülkopf und Bohrstange zu erreichen. Sie besteht

innere Gehäusewand des Spülkopfes mit einer vorzugsweise schrägen Anlagefläche gegen die Seitenwand des Bundes sowie mit einer kurzen Bohrung zur Führung auf dem Gesteinsbohrer versehen, wäh-5 rend der Klemmring auf der Innenseite der gegenüberliegenden Gehäusewand angeordnet ist, die mit einer dem Außendurchmesser des Bundes entsprechenden Bohrung versehen ist.

Die betriebsmäßige Wirkungsweise der Verspann-

den Spülkopf selbsttätig verspannend, hinein verschiebbar ist. Dabei ist es zweckmäßig, die Dichtungsringe über der zylindrischen Umfangsfläche des Bundes zwischen den Verspannflächen anzuordnen.

Eine besondere Ausführungsform der Erfindung ist folgende: Die hammerseitige innere Gehäusewand des Spülkopfes ist mit einer Anlagefläche gegen die Seitenwand des Bundes sowie mit einer kurzen zylindrischen

darin, daß in einer ringförmigen Ausnehmung des io vorrichtung des Spülkopfes kann insbesondere dann Spülkopfes ein elastischer Klemmring zusammen mit noch verbessert werden, wenn das Spülkopfgehäuse einem der beiden Dichtungsringe angeordnet ist und in bekannter Weise (deutsche Patentschrift 858 830) der Spülkopf einen ringförmigen Zwischenraum zwi- aus einem Werkstoff mit geringem spezifischem Gesehen seiner Innenseitenfläche und der Seitenfläche des wicht und vorzugsweise stoßdämpfenden Eigenschaf-Bundes aufweist, in den der Klemmring durch den 15 ten besteht und gemäß der weiteren Erfindung die gegen den Dichtungsring wirkenden Spülwasserdruck, hammerseitige Wandung des Spülkopfes dabei verstärkt ausgeführt ist. Bei Verwendung eines solchen spezifisch leichten Werkstoffes treten während des Bohrvorganges beim Spülkopf nur verhältnismäßig 20 geringe axiale Massenkräfte auf, die von der elastischen Verspannvorrichtung ohne weiteres aufgenommen werden können, ohne daß eine merkliche axiale Relativbewegung zwischen Spülkopf und Bohrstange entsteht. Infolge der stoß dämpfenden Eigenschaften

Bohrung versehen und der Klemmring auf der Innen- 35 des Spülkopfwerkstoffes wird die Stoßbeanspruchung seite der gegenüberliegenden, mit einer dem Außen- und der Verschleiß des Spülkopfes sowie die Beandurchmesser des Bundes entsprechenden zylindrischen spruchung des Bohrstangeribundes auf ein unschäd-Bohrung versehenen Gehäusewand angeordnet. liches Maß herabgesetzt.

Durch die Anordnung des Spülkopfes auf dem Bund In der Zeichnung ist die beispielsweise Ausführung

selbst braucht dieser nur noch einen verhältnismäßig 30 eines Spülkopfes nach der Erfindung dargestellt. Da wenig größeren Durchmesser aufzuweisen als die bei befinden sich in dem oberen Teil des Längsschnit-Bohrstange, so daß auch in Anbetracht des Fortfalles tes die Klemmittel der Verspannvorrichtung in der der langen zylindrischen Führungsfläche für den Spül- unverspannten Stellung, während in dem unteren Teil kopf sitz die schmiedetechnische Herstellung des Bun- des Längsschnittes ihre Lage im verspetmterL Zustand des mit Einsteckende jetzt auf einen einzigen Arbeits- 35 dargestellt ist.

gang beschränkt werden kann. Infolge des geringen In dem Spülkopfkörper 1 sind zwei Ringnuten 2

Bunddurchmessers ergibt sich ferner ein günstiger und 3 vorgesehen, in denen die als Manschetten-Faserverlauf des Bohrstangenmaterials und damit eine dichtung ausgebildeten Abdichtungsringe 4 und 5 größere Haltbarkeit der Bohrstange. Die Querbohrung untergebracht sind, die zur Abdichtung des Spülzur Einführung des Spülwassers in die Längsbohrung 40 kopfinnern gegen Spülwasserverluste dienen. In einer 'der Bohrstange kann jetzt in dem größeren Quer- axialen Verlängerung der Ringnut 3 ist ein elastischer schnitt des Bundes angebracht werden, so daß eine Klemmring 6 angeordnet, dessen lichte öffnung im Schwächung der Bohrstange vermieden wird. unverspannten Zustand etwa dem Außendurchmesser

Durch die Anordnung von Kiemmitteln zum axialen des Bohrstangenbundes entspricht. Mit der Bohrung 7 Verspannen des Spülkopfes gegen den Bund der Bohr- 45 ist der Spülkopf 1 auf der kurzen zylindrischen Fühstange wird eine sichere Befestigung des Spülkopfes rungsfläche 8 der Bohrstange 9 hammerseitig geführt, auf der Bohrstange erreicht, so daß ungünstige ReIa- Der Führungsfläche 8 schließt sich das Einsteckende tivbewegungen und die damit verbundenen erhöhten 10 der Bohrstange an. Die Bohrung 7 des Spülkopfes 1 Beanspruchungen und Verschleißerscheinungen bei setzt sich in einer Kegelfläche 11 fort, die als Anlage-Bund, Spülkopf und dessen Abdichtungsringen ver- 50 fläche des Spülkopfes gegen die kegelige Seitenfläche mieden werden. 12 des Bohrstangenbundes 13 dient. Nach der Bohr-

Das Aufbringen des Spülkopfes auf den Bund er- Schneidenseite ist der Spülkopf mit einer Bohrung 14 folgt bei abgestelltem Spülwasserdruck. Dabei befindet versehen, durch die der Bohrerbund 13 beim Einfühsich der elastische Klemmring in seiner ungespannten ren der Bohrstange in den Spulkopf hindurchtreten Stellung, in der seine lichte Weite dem Außendurch- 55 kann. In Richtung zur Bohrschneide ist der Bund 13 messer des Bundes entspricht, so daß der Spülkopf gleichfalls mit einer kegelförmigen Seitenfläche 15 leicht auf den Bund der Bohrstange aufgeschoben wer- versehen, die zum Zusammenwirken mit dem elastiden kann. Beim Anstellen des Spülwassers wird der sehen Klemmring 6 bei Betätigung der Verspannung an den Klemmring anliegende Abdichtungsring gegen dient. Der Spülkopf übergreift mit seiner bohrschneijenen durch den Druck des Spülwassers axial ver- 60 denseitigen Gehäusewand den Bund 13 so weit, daß schoben und bewirkt so das Eindrücken des elastischen zwischen der inneren Seite 16 der Spülkopfausneh-

Klemmringes in den Zwischenraum zwischen der
Seitenfläche des Bundes und der Seitenwand der
Spülkopfausnehmung und damit das selbsttätige Verspannen des Spülkopfes auf dem Bund.

Dje Anordnung je eines elastischen Klemmringes
kann zu beiden Seiten des Bundes erfolgen, ein solcher
-Klemmring kann aber auch nur an der der Bohrschneide zugekehrten Seite des Bundes bzw. des

mung 3 und der Seitenfläche 15 des Bundes ein einwärts des Klemmringes 6 befindlicher ringförmiger
Zwischenraum 17 gebildet wird, der zur Aufnahme
65 des Klemmringes 6 zum axialen Verspannen des
Spülkopfes gegen den Bund dient. Durch die Bohrung
18 des Schlauchanschlußstutzens 19 gelangt das Spülwasser über den Ringraum 20 des Spülkopfes in die
Ouerbohrung 21 des Bundes 13 und von dort in die

Spülkopfes vorgesehen sein. Dabei ist hammerseitig die 70 Längsbohrung 22 der Bohrstange 9.

Beim Einführen der Bohrstange in den Spülkopf nimmt der Klemmring 6 die in dem oberen Teil des Längsschnittes der Zeichnung dargestellte Lage ein. Der Bund 13 kann durch die Bohrung 14 und den Klemmring 6 sowie die Abdichtungsringe 4 und 5 ohne weiteres hindurchgesteckt werden bis zur Anlage seiner Seitenfläche 12 gegen die Kegelfläche 11 des Spülkopfes, der dabei auf der zylindrischen Führungsfläche 8 der Bohrstange eine kurze Führung findet Nach Einlassen des Spülwassers erfolgt das axiale to Verspannen des Spülkopfes 1 gegen den Bund 13, so daß die Klemmittel die in dem unteren Teil des Längsschnittes der Zeichnung dargestellte Lage einnehmen. Dabei wird der Abdichtungsring 5 durch den Druck des Spülwassers gegen den Klemmring 6 hin verschoben und drückt diesen in den sich radial einwärts erstreckenden Zwischenraum 17 hinein. Dabei legt sich der Klemmring 6 unter elastischer Verformung seines Querschnittes zwischen die Innenseite der Spülkopfwand und die Seitenfläche 15 des Bundes 13 und verspannt damit selbsttätig den Spülkopf gegen den Bund in axialer Richtung. Der Spülkopf ist infolge dieser Verspannung gegen in axialer Richtung wirkende Kräfte, die ihn gegenüber der Bohrstange 9 zu verschieben suchen, in seiner Lage zur Bohrstange bzw. deren Bund 13 gesichert. Andererseits läßt sich der Spülkopf, sobald das Spülwasser abgestellt ist, leicht abziehen bzw. die Bohrstange mit Bund aus dem Spülkopf herausziehen. Durch die Verspannung erfolgt natürlich nicht eine völlig starre Verbindung zwischen Spülkopf und Bohrstange, da trotz axialer Verspannung eine Drehbewegung der Bohrstange innerhalb des Spülkopfes beim Umsetzen des Bohrers durchgeführt werden kann. Zur besseren Dämpfung der Schläge, die der Spülkopf beim Nachsetzen des Bohrhammers aufzunehmen hat, ist die hammerseitige Wandung des Spülkopfes zwischen seiner Stirnwand 23 und der Anlagefläche 11 zweckmäßigerweise verstärkt ausgeführt, wodurch die stoß dämpfende Wirkung des vorzugsweise aus stoßdämpfendem Werkstoff bestehenden Spülkopfes verbessert wird.

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Spülkopf für Gesteinsbohrer, bei dem der Spülkopf auf dem Bund des Bohrers angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß in einer ringförmigen Ausnehmung (3) des Spülkopfes (1) ein elastischer Klemmring (6) zusammen mit einem der beiden Dichtungsringe (4, 5) angeordnet ist und der Spülkopf einen ringförmigen Zwischenraum (17) zwischen seiner Innenseitenfläche (16) und der Seitenfläche (15) des Bundes (13) aufweist, in den der Klemmring (6) durch den gegen den Dichtungsring (5) wirkenden Spülwasserdruck, den Spülkopf selbsttätig verspannend, hinein verschiebbar ist.

2. Spülkopf nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtungsringe (4, 5) über der zylindrischen Umfangsfläche des Bundes (13) zwischen den \^rerspannflächen (11, 15) angeordnet sind.

3. Spülkopf nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die hammerseitige innere Gehäusewand des Spülkopfes mit einer Anlagefläche (11) gegen die Seitenwand (12) des Bundes sowie mit einer kurzen, zylindrischen Bohrung (7) versehen und der Klemmring (6) auf der Innenseite der gegenüberliegenden, mit einer dem Außendurchmesser des Bundes entsprechenden, zylindrischen Bohrung (14) versehenen Gehäusewand angeordnet ist.

4. Spülkopf nach den Ansprüchen 1 bis 3 mit einem Spülkopfgehäuse aus einem Werkstoff ge^ ringen spezifischen Gewichts und vorzugsweise stoßdämpfenden Eigenschaften, dadurch gekennzeichnet, daß die hammerseitige Wandung des Spülkopfes (1) verstärkt ausgeführt ist.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschriften Nr. 246 740, 696 666,
830;
britische Patentschrift Nr. 609 633.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

&09 637/7 9.58